GNSS APLICACIONES Y METODOS

ELECTRÓNICA ANALOGICA DE COMUNICACIONES

PROYECTO

“TRANSMISOR DE FM STEREO CON PLL”

Grupo: 8CV1

Fecha: 4 de Diciembre de 2012.

INTRODUCCION

Un radiotransmisor es un dispositivo electrónico que, mediante una antena, irradia ondas electromagnéticas que contienen (o pueden contener) información, como ocurre en el caso de las señales de radio, televisión, telefonía móvil o cualquier otro tipo de radiocomunicación. Transmisor en el área de comunicaciones es el origen de una sesión de comunicación. Un transmisor es un equipo que emite una señal, código o mensaje a través de un medio. El transmisor de radio es un caso particular de transmisor, en el cual el soporte físico de la comunicación son ondas electromagnéticas. El transmisor tiene como función codificar señales ópticas, mecánicas o eléctricas, amplificarlas, y emitirlas como ondas electromagnéticas a través de una antena. La codificación elegida se llama modulación. Ejemplos de modulación son: la amplitud modulada o la frecuencia modulada. Los Receptores con sintonía digital son comunes actualmente. Esos receptores están siempre en la frecuencia correcta, tornando muy simple, la búsqueda de una estación. Las radios tradicionales de sintonía analógica irán siendo reemplazadas por modelos digitales con Display de LED de cristal líquido. El CAF (Control automático de frecuencia) o el ajuste fino de la sintonía, ahora no son más necesarios, dado que estas unidades no pueden ser sintonizadas fuera de frecuencia. Por esta situación cualquier transmisión debe estar en una frecuencia exacta, de lo contrario no podría ser recibida o presentaría algún tipo de distorsión. Este no es un problema de las emisoras comerciales. La frecuencia de transmisión en esas, es controlada por un cristal, siendo la tolerancia para los desvíos extremadamente baja. Las derivas de frecuencia, en los usuarios de transmisores de baja potencia representan un grave problema porque ellas son muy frecuentes en este tipo de emisoras.

Es difícil conseguir osciladores LC con una estabilidad mejor que 0,1% frente a las variaciones de temperatura o tensión de la fuente de alimentación. En 100 MHz, zona media de la banda de FM comercial, esta tolerancia representa unos 100 KHz. Un receptor analógico no presentaría grandes problemas ante las variaciones de frecuencia porque el CAF corrige automáticamente la sintonía, según la necesidad. Un receptor con sintonía digital, cuya frecuencia es sintetizada por medio de un PLL (Phase Locked Loop) no puede realizar esto sin el uso de circuitos especiales. Los receptores comerciales no requieren de eso, a causa de la estabilidad de frecuencia de los osciladores utilizados para las emisoras comerciales, construidos dentro de cámaras térmicas. Además, la banda de FM, en zonas o áreas populosas está aglomerada de emisoras, luego, encontrar un canal o frecuencia libre, hoy en día, es bastante difícil, sin tener las interferencias de un canal adyacente.

En este trabajo se describe un simple transmisor de FM estéreo de baja potencia, donde la frecuencia es sintetizada por un circuito PLL en conjunto con algunos amplificadores operacionales, que permiten obtener una señal limpia, estable y de calidad para un canal de FM comercial. Este equipo es un circuito completo, para transmitir audio estéreo en un canal comercial y puede ser operado desde 76 a 108 MHz. El espaciamiento entre canales es de 100 KHz lo que garantiza su uso dentro de las reglas de cualquier país. Ambas frecuencias, la portadora de FM y la señal múltiplex, son controladas por cristales, evitando los corrimientos de frecuencia que ocurren en los osciladores LC comunes, permitiendo así el uso de receptores de sintonía digital. El ajuste de frecuencia se realiza a través de una llave selectora de 10 posiciones, con un código binario correspondiente a la frecuencia de transmisión deseada. Esa frecuencia puede ser cualquier canal de FM que esté libre en su área. Una vez seleccionada ésta permanecerá controlada través del circuito PLL que tiene su referencia controlada por un oscilador a cristal. La entrada de audio puede venir de cualquier fuente entre 0,5 y 1 voltio eficaz. Todos los circuitos integrados están disponibles en el mercado. El ajuste del circuito es simple, siendo necesario un multímetro, un generador de audio y un osciloscopio. La fuente de alimentación necesaria para alimentar en transmisor, puede ser de unos 12 a 15 voltios, con un consumo de corriente de unos 150 mA. La salida de RF es de unos 10 mW sobre una impedancia de 50 ohms. Con estas especificaciones se encuentra dentro de los transmisores que no requieren licencia, usando una antena de unos 60 cm y un resistor limitador de 56 ohms. La potencia puede ser incrementada a 150 mW con una pequeña modificación al circuito.

HISTORIA

En los comienzos de la radio, para generar la energía de radiofrecuencia se utilizaron dispositivos tales como arcos eléctricos o alternadores. Uno de estos transmisores, dotado con un alternador, aún existe en condiciones de prestar servicio en la estación VLF de Grimeton en Suecia. Tras el descubrimiento de la válvula termoiónica en los años 20, se comenzó a utilizar ésta en los radiotransmisores, y aunque en la mayor parte de los casos ha sido sustituida por semiconductores, todavía se siguen empleando como elemento de amplificación en las etapas de alta potencia, donde se manejan valores de varios kilovatios. En estos casos, las válvulas empleadas suelen estar refrigeradas por agua. En los transmisores de microondas se emplean semiconductores o tubos electrónicos especiales, tales como el klystron, el magnetrón, el amplificador de ondas progresivas y otros, dado que las señales de estas frecuencias no pueden manejarse mediante los semiconductores normales.

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

El proyecto usa 8 (ocho) circuitos integrados y 5 (cinco) transistores para obtener un completo transmisor de FM estéreo sintetizado por PLL. El transmisor puede ser dividido en diversas secciones. Esas secciones son:

• El generador

• El generador de reloj (clock)

• PLL (Phase Locked Loop)

• Amplificador de RF

El circuito esquemático de la figura resultará un asunto fácil de entender. La sección de audio está formada por el LM1458, doble amplificador operacional y el modulador balanceado LM1496. Las entradas de audio están denominadas con J1 y J2 para las señales izquierda y derecha respectivamente. Estas dos señales, son entregadas a sendos filtros del tipo RC (pasa altos), que cumplen la función de pre-énfasis; estos filtros están formados por R1/R3/C1 y R2/R4/C2. Estos filtros tiene una frecuencia de corte superior a los 2 KHz para una mejor relación señal-ruido. Esta misma técnica es utilizada en transmisores profesionales o de emisoras para radiodifusión de FM estéreo. Los capacitores de acoplamiento C3 Y C4, entregan la señal a un circuito matriz (Sumador Algebraico) constituido por ½ LM1458 – IC1 A, junto a los componentes asociados R5, R6, R7, R8, R9, R10 y C5.

Las entradas Izquierda y Derecha son combinadas para formar la señal suma (I+D) a través de R7 y R8. Esta señal así obtenida es entregada al otro ½ LM1458 – IC1 B, donde se combina con otras dos señales. Una de esas señales es la subportadora de 38 KHz que contiene la señal diferencia (I-D) que modula en amplitud y portadora suprimida. Debemos notar que si las señales izquierda y derecha son iguales, esta información es nula, por ser la diferencia cero.

El amplificador operacional IC1 A, está configurado como amplificador diferencial o lo que es lo mismo como sumador algebraico (restador), con una ganancia próxima a 2 (dos). La configuración constituida por R11, R20, C6 y C26 proveen una alimentación fija de la mitad de la tensión de alimentación para ambas entradas de IC1 A e IC1 B; eso evita el uso de una fuente simétrica o partida. La relación entre R6 y R9 ajustan la ganancia. Los resistores R5, audio. Las dos señales de audio ahora pueden ser combinadas, pero no habría forma de separarlas; la manera de resolver este problema es primero modular una subportadora que esté por encima del límite superior de la respuesta de audio. La respuesta de audio se extiende desde los 20 Hz hasta los 15 KHz. Con la portadora de 38 KHz y la información diferencia (I-D), se produce una señal de doble banda lateral, portadora suprimida. Las bandas laterales de esta subportadora se extenderán desde 23 hasta 53 KHz. La subportadora es modulada en el circuito integrado LM1496 (Modulador Balanceado); la señal de audio se ingresa al pin 4 del CI, la portadora se ingresa al pin 8 del mismo, siendo la salida el pin 12. Este circuito integrado es lo que denominamos multiplicador de cuatro cuadrantes (también Modulador balanceado), sus componentes asociados son: R12 hasta R19, R21 y R22. El preset R15 es usado para asegurar el equilibrio exacto entre las corrientes internas del LM1496.

Cuando está ajustado apropiadamente la portadora entregada al pin 8 puede ser removida completamente de la salida, pin 12, dejando solamente los productos de modulación, es decir las bandas laterales. A la salida del pin 12 sigue el amplificador operacional IC1 B (½ LM1458), que actúa como sumador, de manera de obtener la señal compuesta

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